钛催化剂研究进展

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1、钛催化剂研究进展摘要：文章主要综述了钛催化剂的催化机理以及研究的主要进展，详细的列举了近年来国内外钛催化剂的常见类型包括无机钛催化剂、有机钛催化剂和负载钛催化剂以及各类催化剂研究成果。并在此基础上，展望了其今后的研究方向。饮催化剂;进展刖§催化是工业生产中追求高效率、高纯度、低耗能的有效手段。以催化反应为基础的催化生产工艺，是当今化学工业与石油化学工业的基础与核心，在现代国民经济小占有重要地位。含钛催化剂是工业催化剂的一个重要门类，对现代化工与石油化工生产的发展起过很大的推动作用。1953年，K•齐格勒发现用烷基铝和四氯化钛为催化剂

2、，乙烯可在常压下高收率聚合，从而在世界上开创了高密度聚乙烯的生产工艺。G•纳塔在此研究基础上，发现立体定向聚合，创建了聚丙烯生产的工艺过程。他们所研制的含钛齐格勒■纳塔催化剂及其聚合与共聚合，树立了现代高分子科学和工艺发展的里程碑。近年来，传统Ziegler-Natta催化剂得到飞速发展，其国产化率已达到90%,同时含钛催化剂在此基础上的研究不断取得进展。木文就近几年来我国催化科学工作者对含钛催化剂所做的一些研究，作简要介绍。一、催化机理过渡金属是工业生产中常用的催化剂，钛就是一种典型的过渡金属元素，由于具有空的d轨道，可接受电子或

3、者电子对，形成配合物，同时d轨道上的电子也容易失去，即配体也容易脱去，当有新的配体进攻金属原子时，原来饱和的结构容易解离岀一个配位体生成一个具有配位空缺的不饱和络合物，然后再与新的配体结合，这样一宣持续下去，直至完成整个反应。催化作用的实质就是借助配体与受体的配位作用而形成活性中间体，降低反应活化能，从而达到加快反应速率的目的。这在有机合成及高分子材料领域已经得到了广泛的应用。钛的另外一种催化现象是在光催化领域，典型材料是纳米二氧化钛(TiO2)o当纳米TiCh吸收光子能量后，其价带上的一个电子跃迁到导带，原价带保留一个空缺，称为空

4、穴，带正电荷。跃迁电子和电空穴都极不稳定，可供给周围介质,使其还原或氧化⑴。二、钛催化剂的分类2.1无机钛催化剂2.1.1二氧化钛TiO?作为非均相光催化剂因其化学性质稳定、难溶、无毒、价格低廉等优点而应用前景广泛。是近年來国内外的一个热点研究领域。然而大多数的TiO2受自身的较高限制，对太阳光的利用率不高，光催化活性低；并且在气■固多相光催化过程中，水对催化活性有明显的抑制作用。改进TiO?的催化性能，提高其光催化活性，使其适应更多的应用条件成为了一个难点，近年来专家学者对此研究不少，解决此问题的研究主要集屮为：(1)对TiCh进

5、行表而修饰，扩展其有效光频率响应范围，提高太阳光的利用率，提离空穴电子的分离及移动速度改善其光催化活性；(2)开发二元半导体复合型光催化剂，将两种不同禁带宽度的半导体复合，其互补性质能增强电荷分离，抑制电了空穴复合，拓展光致激光波范围，从而显示出比单一半导休更好的稳定性；(3)新型负载二氧化钛催化剂。目前国内对TiO2进行表面修饰的研究主要有：高远等用稀土元素(尤其是Gd元素)为掺朵TiO2,制成RE/TiO2光催化剂，以NO?为目标降解物，可有效扩展TiO2的光谱响应范围，提高光催化活性⑵。二元半导体复合型光催化剂可分为半导休■绝

6、缘体复合以及半导体■半导体复合。研究主要有：李芳柏等制成复合纳米WO3/TiO2光催化剂，以亚甲蓝的光催化降解为反应模型所进行的实验说明，TiCh掺入WO3后其光催化活性增强；颜秀茹等研制的超细TiCh光催化剂，其催化反应速率不高，用活性层包覆法制成包覆型复合半导体SnO2-TiO2光催化剂后其光催化活性明显好于SnO2及TiO2单一半导体催化剂；张玉红等用溶胶胶粒修饰法制备了多种复合TiCh光催化剂,并用于光催化氧化降解甲醛反应，实验证明，以SiO2-TiO2的光催化性能最佳IT。最新研处成果显示将TiCh光催化分子负于磁性应用于

7、环境污染治理方面，可实现有效的分离冋收和再生循环利用。也有部分研究者开始考虑利用其他能场的协同效应来强化光催化降解。超声波作为一种重要的能场，其协同光催化降解能力的研究并不多，因此需进一步探索和研究超声波协同光催化降解废水的过程⑹。此外单玫等利用光催化剂貝•有的化学性质稳定、生物相容性良好及受光激发后产生氧化还原反应，可以有效的杀伤病毒、细菌、肿瘤细胞等冇机物的特点将TiO2纳米光催化剂薄膜应用于人工晶状体修饰方面的研究,在实验条件下观察纳米TiO?：光催化剂薄膜受光激发后对牛晶状体上皮细胞(Lensepitheliumcells,

8、LEC)的杀伤作用，为寻求一种具冇动态、持续、安全抑制LEC、炎症细胞增生,又具备杀伤细菌功能的人工晶状体表面修饰材料提供理论依据⑺。2.1.2氯化钛在McMurry反应屮经常使用三氯化钛或四氯化钛与Zn等其他溶剂构成催化体系，完成醛